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JP5966210B1 - Flywheel, manufacturing method thereof, and power generation device - Google Patents

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JP5966210B1 JP2015242373A JP2015242373A JP5966210B1 JP 5966210 B1 JP5966210 B1 JP 5966210B1 JP 2015242373 A JP2015242373 A JP 2015242373A JP 2015242373 A JP2015242373 A JP 2015242373A JP 5966210 B1 JP5966210 B1 JP 5966210B1
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Abstract


【課題】簡易な構成で大きな運動エネルギを貯蔵できるフライホイールを提供する。
【解決手段】本発明に係る実施形態に従ったフライホイール70は、回転可能に設けられた回転軸60と、回転軸60に固定されて回転軸60とともに回転可能なロータ72と、ロータ72に対向配置されて回転しないステータ74と、を含む。ロータ72は、ステータ74に対向する面TS72に設けられた複数の永久磁石73を有し、ステータ74は、ロータ72に対向する面TS74に、永久磁石73にそれぞれ対応して設けられ、永久磁石73と同一極性の複数の永久磁石75を有する。永久磁石73は、ステータ74に対向する面TS73を除く表面の少なくとも一部がカーボンナノチューブCNTで覆われ、永久磁石75は、ロータ72に対向する面TS75を除く表面の少なくとも一部がカーボンナノチューブCNTで覆われている。
【選択図】図5

A flywheel capable of storing large kinetic energy with a simple configuration is provided.
A flywheel according to an embodiment of the present invention includes a rotary shaft provided rotatably, a rotor fixed to the rotary shaft and rotatable with the rotary shaft, and a rotor. And a stator 74 that is disposed so as not to rotate. The rotor 72 has a plurality of permanent magnets 73 provided on the surface TS72 facing the stator 74, and the stator 74 is provided on the surface TS74 facing the rotor 72 corresponding to the permanent magnet 73, respectively. A plurality of permanent magnets 75 having the same polarity as that of 73 are provided. The permanent magnet 73 is covered with carbon nanotubes CNT at least part of the surface except for the surface TS73 facing the stator 74, and the permanent magnet 75 is at least part of the surface except for the surface TS75 facing the rotor 72 with carbon nanotubes CNT. Covered with.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、フライホイールおよびその製造方法並びに発電装置に関する。   The present invention relates to a flywheel, a manufacturing method thereof, and a power generation device.

フライホイールは、所定の慣性質量を有する独楽のような回転体を高速で回転させることにより、大きな運動エネルギを貯蔵することができるように構成されている。このようなフライホイールを用いた発電装置では、フライホイールが余剰な(または再生成された)電気エネルギを回転体の運動エネルギとして貯蔵し、発電器がこのフライホイールの運動エネルギを電力エネルギに変換して、蓄電池を充電する。蓄電池に蓄積された電力エネルギは、負荷の消費電力として再利用され得る。   The flywheel is configured to be able to store a large amount of kinetic energy by rotating a rotating body like a top having a predetermined inertial mass at a high speed. In such a power generator using a flywheel, the flywheel stores surplus (or regenerated) electrical energy as the kinetic energy of the rotating body, and the generator converts the flywheel kinetic energy into electric energy. Then, the storage battery is charged. The power energy stored in the storage battery can be reused as the power consumption of the load.

従来のフライホイールでは、ロータ側には永久磁石が使用されているが、ステータ側には電磁石が使用されているので、この電磁石へ交流電流を供給する手段をフライホイールの回転軸などに取り付ける必要があった。これにより、装置の構成が複雑になり、このことがフライホイールの小型化、汎用化の障害となっていた。   In a conventional flywheel, a permanent magnet is used on the rotor side, but an electromagnet is used on the stator side, so a means for supplying an alternating current to the electromagnet must be attached to the rotating shaft of the flywheel. was there. This complicates the configuration of the apparatus, which has been an obstacle to downsizing and generalization of flywheels.

特許第4926263号公報Japanese Patent No. 4926263 特許第5740760号公報Japanese Patent No. 5740760

本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で大きな運動エネルギを貯蔵できるフライホイールを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a flywheel capable of storing large kinetic energy with a simple configuration.

上記課題を解決するために、本発明に係る実施形態に従ったフライホイールは、回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸とともに回転可能なロータと、前記ロータに対向して配置されて回転しないステータと、を含む。前記ロータは、前記ステータに対向する第1面に設けられた複数の第1永久磁石を有し、前記ステータは、前記ロータに対向する第2面に、前記第1永久磁石にそれぞれ対応して設けられた、前記第1永久磁石と同一極性の複数の第2永久磁石を有し、前記第1永久磁石は、前記ステータに対向する第3面を除く表面の少なくとも一部がカーボンナノチューブで覆われ、前記第2永久磁石は、前記ロータに対向する第4面を除く表面の少なくとも一部がカーボンナノチューブで覆われていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a flywheel according to an embodiment of the present invention includes a rotary shaft that is rotatably provided, a rotor that is fixed to the rotary shaft and is rotatable with the rotary shaft, and the rotor And a stator that does not rotate. The rotor has a plurality of first permanent magnets provided on a first surface facing the stator, and the stator corresponds to the first permanent magnet on a second surface facing the rotor, respectively. A plurality of second permanent magnets having the same polarity as the first permanent magnets, wherein the first permanent magnets are covered with carbon nanotubes at least a part of the surface excluding the third surface facing the stator. The second permanent magnet is characterized in that at least a part of a surface excluding the fourth surface facing the rotor is covered with carbon nanotubes.

本発明に係る実施形態に従った発電装置は、電力を供給する充電可能なバッテリと、上述の実施形態に従ったフライホイールと、前記バッテリから電力を供給されて前記回転軸を回転させるモータと、前記ロータの運動エネルギを電気エネルギに変換して前記バッテリを充電する発電器と、を含む。   A power generation device according to an embodiment of the present invention includes a rechargeable battery that supplies electric power, a flywheel according to the above-described embodiment, a motor that is supplied with electric power from the battery and rotates the rotating shaft, and And a generator for converting the kinetic energy of the rotor into electrical energy to charge the battery.

本発明に係る実施形態に従ったフライホイールの第1実施形態による製造方法は、カーボンナノチューブの塗布、滴下、または吹きつけにより、前記第1および第2永久磁石の表面のうち前記第1および第2面を除く表面の少なくとも一部を、水系エポキシ樹脂に含まれた状態のカーボンナノチューブで覆う工程と、前記第1および第2永久磁石上の前記カーボンナノチューブを熱圧着する工程と、を含む。   The manufacturing method according to the first embodiment of the flywheel according to the embodiment of the present invention includes the first and second of the surfaces of the first and second permanent magnets by applying, dropping, or spraying carbon nanotubes. A step of covering at least a part of the surface excluding the two surfaces with a carbon nanotube contained in an aqueous epoxy resin, and a step of thermocompression bonding the carbon nanotube on the first and second permanent magnets.

さらに、本発明に係る実施形態に従ったフライホイールの第2実施形態による製造方法は、 複数の第1および第2磁気性金属チップに着磁を実行して前記第1および第2永久磁石を形成する工程と、カーボンナノチューブの塗布、滴下、または吹きつけにより、前記第1および第2磁気性金属チップの表面のうち、第2および第1磁気性チップの対向面となる第1および第2面を除く表面の少なくとも一部を、水系エポキシ樹脂に含まれた状態のカーボンナノチューブで覆う工程と、前記第1および第2磁気性金属チップ上の前記カーボンナノチューブを熱圧着する工程と、前記第1磁気性金属チップの前記第1面が露出するように前記第1磁気性金属チップをロータの表面に回転対称に配設する工程と、前記第2磁気性金属チップの前記第2面が露出するように、前記第2磁気性金属チップをステータの表面上で前記第1磁気性金属チップに対応する位置に配設する工程と、を含み、前記着磁は、前記第1磁気性金属チップの前記ロータへの配設および前記第2磁気性金属チップの前記ステータへの配設後に実行されることを特徴とする。   Furthermore, the manufacturing method according to the second embodiment of the flywheel according to the embodiment of the present invention includes performing magnetization on a plurality of first and second magnetic metal chips, and attaching the first and second permanent magnets. Of the surfaces of the first and second magnetic metal tips, the first and second surfaces that are opposed to the second and first magnetic tips by forming, applying, dropping, or spraying the carbon nanotubes Covering at least part of the surface excluding the surface with carbon nanotubes contained in an aqueous epoxy resin, thermocompression bonding the carbon nanotubes on the first and second magnetic metal chips, Arranging the first magnetic metal tip on the surface of the rotor so as to expose the first surface of the first magnetic metal tip; and Disposing the second magnetic metal tip at a position corresponding to the first magnetic metal tip on the surface of the stator so that two surfaces are exposed, wherein the magnetization is This is performed after the magnetic metal chip is disposed on the rotor and the second magnetic metal chip is disposed on the stator.

本発明に係る第1実施形態に従った発電装置の構成の一例を示すブロック図の一例。An example of a block diagram showing an example of composition of a power generator according to a 1st embodiment concerning the present invention. 第1実施形態に従ったフライホイールの構成例の一例を示す平面図の一例。An example of the top view which shows an example of a structural example of the flywheel according to 1st Embodiment. 第1実施形態に従ったフライホイールの構成例の一例を示す正面図の一例。An example of the front view which shows an example of a structural example of the flywheel according to 1st Embodiment. 図2および図3に示すロータの裏面図の一例。FIG. 4 is an example of a rear view of the rotor shown in FIGS. 2 and 3. 図2の切断線に沿ったロータおよびステータの部分断面図の一例を示す図。The figure which shows an example of the fragmentary sectional view of the rotor and stator which followed the cutting line of FIG. ロータおよびステータの永久磁石相互間の磁力線による引力および斥力の作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the attractive force and repulsion by the magnetic force line between the permanent magnets of a rotor and a stator. 図2および図3に示すロータの一変形例を示す平面図の一例。FIG. 4 is an example of a plan view showing a modification of the rotor shown in FIGS. 2 and 3. 図2および図3に示すロータの他の変形例を示す正面図の一例。An example of the front view which shows the other modification of the rotor shown to FIG. 2 and FIG. 図2および図3に示すロータのさらに他の変形例を示す正面図の一例。An example of the front view which shows the further another modification of the rotor shown in FIG. 2 and FIG. 本発明に係る第2実施形態に従った発電装置の構成の一例を示すブロック図の一例。An example of the block diagram which shows an example of a structure of the electric power generating apparatus according to 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3実施形態に従った発電装置の構成の一例を示すブロック図の一例。An example of the block diagram which shows an example of a structure of the electric power generating apparatus according to 3rd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1実施形態に従ったフライホイールの製造方法の説明図の例。The example of explanatory drawing of the manufacturing method of the flywheel according to 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1実施形態に従ったフライホイールの製造方法の説明図の例。The example of explanatory drawing of the manufacturing method of the flywheel according to 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1実施形態に従ったフライホイールの製造方法の説明図の例。The example of explanatory drawing of the manufacturing method of the flywheel according to 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2実施形態に従ったフライホイールの製造方法の説明図の例。The example of explanatory drawing of the manufacturing method of the flywheel according to 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2実施形態に従ったフライホイールの製造方法の説明図の例。The example of explanatory drawing of the manufacturing method of the flywheel according to 2nd Embodiment which concerns on this invention.

以下、実施形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。図面において、同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。添付の図面は、それぞれ発明の説明とその理解を促すためのものであり、各図における形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所がある点に留意されたい。また、説明中の上下等の方向を示す用語は、後述するロータがステータよりも上方に位置するように配置した場合の相対的な方向を指し示す。そのため、重力加速度方向を基準とした現実の方向と異なる場合がある。   Hereinafter, some embodiments will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted as appropriate. The accompanying drawings are provided to facilitate explanation and understanding of the invention, and it should be noted that the shapes, dimensions, ratios, and the like in the drawings are different from those of the actual apparatus. Moreover, the term which shows directions, such as up and down in description, points out the relative direction at the time of arrange | positioning so that the rotor mentioned later may be located above a stator. Therefore, it may be different from the actual direction based on the gravitational acceleration direction.

(A)フライホイールおよびこれを備える発電装置
(1)第1実施形態
図1は、本発明に係る第1実施形態に従った発電装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態による発電装置は、バッテリ10と、DC−AC変換器20と、モータ30と、プーリー40〜43と、ベルト50、51と、回転軸60と、フライホイール70と、発電器90と、バッテリチャージャ95と、負荷電流計84と、コントローラ100とを含む。
(A) Flywheel and power generation apparatus including the same (1) First embodiment FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention. The power generation device according to the present embodiment includes a battery 10, a DC-AC converter 20, a motor 30, pulleys 40 to 43, belts 50 and 51, a rotating shaft 60, a flywheel 70, and a generator 90. , A battery charger 95, a load ammeter 84, and a controller 100.

バッテリ10は、DC−AC変換器20を介して、負荷、モータ30、および、フライホイール70へ電力を供給する。バッテリ10は、例えば、直流12ボルトの充電可能なバッテリ、または、このようなバッテリを複数個直列または並列に接続して構成されたバッテリ群であってもよい。バッテリ10が複数のバッテリから成るバッテリ群である場合、バッテリ10は、24ボルトや48ボルトの直流電圧を生成することができる。例えば、本実施形態によるバッテリ10は、12ボルトのバッテリを4個直列に接続した48ボルトのバッテリ群である。   The battery 10 supplies power to the load, the motor 30, and the flywheel 70 via the DC-AC converter 20. The battery 10 may be, for example, a DC 12-volt rechargeable battery, or a battery group configured by connecting a plurality of such batteries in series or in parallel. When the battery 10 is a battery group including a plurality of batteries, the battery 10 can generate a DC voltage of 24 volts or 48 volts. For example, the battery 10 according to the present embodiment is a 48-volt battery group in which four 12-volt batteries are connected in series.

DC−AC変換器20は、バッテリ10の直流電力を交流電力へ変換する。例えば、DC−AC変換器20は、直流(DC)24ボルトの電力を交流(AC)100ボルトの電力および交流(AC)200ボルトの電力に変換する。DC−AC変換器20によって変換された交流電力は、負荷、モータ30、および、フライホイール70へ供給される。本実施形態では、負荷およびフライホイール70は、AC100ボルトの交流電力によって駆動され、モータ30は、AC200ボルトの交流電力によって駆動される。   The DC-AC converter 20 converts the DC power of the battery 10 into AC power. For example, the DC-AC converter 20 converts direct current (DC) 24 volt power into alternating current (AC) 100 volt power and alternating current (AC) 200 volt power. The AC power converted by the DC-AC converter 20 is supplied to the load, the motor 30 and the flywheel 70. In this embodiment, the load and flywheel 70 are driven by AC power of AC 100 volts, and the motor 30 is driven by AC power of AC 200 volts.

負荷は、電力を消費する電気機器であればよく、特に限定しない。例えば、負荷は、屋内または屋外で使用される照明器具や空調装置等でよい。また、負荷は、車両用の照明器具や空調装置等であってもよい。本実施形態では、負荷は、商用電力と同じAC100ボルトの電力を使用するが、AC200ボルトの電力を使用してもよい。   The load is not particularly limited as long as it is an electric device that consumes electric power. For example, the load may be a lighting fixture or an air conditioner used indoors or outdoors. Further, the load may be a vehicle lighting device or an air conditioner. In this embodiment, the load uses the same AC 100 volt power as the commercial power, but may use an AC 200 volt power.

モータ30は、DC−AC変換器20を介してバッテリ10からの電力の供給を受けてモータロータ31を回転させる。モータ30の最大消費電力は、規格上では約1000ワットである。モータロータ31は、ベルト50を介してプーリー40と結合されており、プーリー40を回転させる。ベルト50は、プーリー40の回転運動をプーリー41に伝達するように、プーリー40と41とを連結している。プーリー41は、回転軸60に固定されており、回転軸60は、プーリー41とともに回転する。従って、モータ30は、バッテリ10の電力供給を受けて回転軸60を回転させる。   The motor 30 receives the supply of electric power from the battery 10 via the DC-AC converter 20 and rotates the motor rotor 31. The maximum power consumption of the motor 30 is about 1000 watts according to the standard. The motor rotor 31 is coupled to the pulley 40 via the belt 50 and rotates the pulley 40. The belt 50 connects the pulleys 40 and 41 so as to transmit the rotational motion of the pulley 40 to the pulley 41. The pulley 41 is fixed to the rotating shaft 60, and the rotating shaft 60 rotates together with the pulley 41. Accordingly, the motor 30 receives the power supply from the battery 10 and rotates the rotating shaft 60.

回転軸60は、プーリー41、プーリー42およびフライホイール70の回転の中心として共有されている。回転軸60の軸受けは、転がり軸受け、すべり軸受け、磁気軸受け等、特に限定しないが、回転抵抗の低い軸受けが好ましい。回転軸60の軸受けは、例えば、超伝導技術を用いた浮遊軸受けであってもよい。これにより、回転軸60の回転抵抗を可及的に低下させることができる。   The rotation shaft 60 is shared as the center of rotation of the pulley 41, the pulley 42, and the flywheel 70. The bearing of the rotating shaft 60 is not particularly limited, such as a rolling bearing, a sliding bearing, or a magnetic bearing, but a bearing having a low rotational resistance is preferable. The bearing of the rotating shaft 60 may be a floating bearing using superconducting technology, for example. Thereby, the rotational resistance of the rotating shaft 60 can be reduced as much as possible.

フライホイール70は、図2乃至図9を参照して後述するように、回転軸60とともに回転するロータ72を備え、該ロータ72の回転運動によって運動エネルギを蓄える。   As will be described later with reference to FIGS. 2 to 9, the flywheel 70 includes a rotor 72 that rotates together with the rotating shaft 60, and stores kinetic energy by the rotational motion of the rotor 72.

ベルト51は、プーリー42の回転運動をプーリー43に伝達するように、プーリー42と43とを連結している。プーリー43は、発電器90の軸91に固定されており、プーリー43の回転運動は、軸91に伝達される。   The belt 51 connects the pulleys 42 and 43 so as to transmit the rotational motion of the pulley 42 to the pulley 43. The pulley 43 is fixed to the shaft 91 of the power generator 90, and the rotational motion of the pulley 43 is transmitted to the shaft 91.

発電器90は、軸91の回転により発電し、発電された電力を、バッテリチャージャ95を介してバッテリ10に蓄積する。つまり、発電器90は、永久磁石ロータの運動エネルギを電気エネルギに変換して、この電気エネルギをバッテリ10に蓄積する。本実施形態では、発電器90は、例えば、AC100ボルトの交流電力を発電し、規格上では最大31Aの電流を生成可能な発電器である。   The power generator 90 generates power by the rotation of the shaft 91 and stores the generated power in the battery 10 via the battery charger 95. That is, the generator 90 converts the kinetic energy of the permanent magnet rotor into electrical energy and stores this electrical energy in the battery 10. In the present embodiment, the power generator 90 is a power generator that can generate AC power of AC 100 volts, for example, and can generate a maximum current of 31 A on the standard.

バッテリチャージャ95は、発電器90で発電された電力をバッテリ10へ充電する。このとき、バッテリチャージャ95は、AC100Vで発電された電力を直流電力に変換してバッテリ10へ蓄積する。本実施形態において、バッテリチャージャ95は、例えば、AC100ボルトで約12アンペアの電力を消費する。   The battery charger 95 charges the battery 10 with the electric power generated by the power generator 90. At this time, the battery charger 95 converts the electric power generated at 100 VAC into DC power and stores it in the battery 10. In this embodiment, the battery charger 95 consumes about 12 amps of power at 100 VAC, for example.

負荷は、バッテリ10から電力供給を受けて、図1の破線矢印で示すように余剰電力または再生電力をモータ30またはバッテリチャージャ95へ供給してもよい。余剰電力または再生電力が直流電力である場合、負荷は、余剰電力または再生電力をバッテリ10へ直接戻してもよい。負荷が余剰電力または再生電力を発生しない場合には、負荷は、バッテリ10から電力を消費するだけである。   The load may receive power supply from the battery 10 and supply surplus power or regenerative power to the motor 30 or the battery charger 95 as indicated by a broken-line arrow in FIG. When the surplus power or the regenerated power is DC power, the load may return the surplus power or the regenerated power directly to the battery 10. When the load does not generate surplus power or regenerated power, the load only consumes power from the battery 10.

負荷電流計84は、負荷の近傍に設置され、負荷に流れる電流量を検出し、検出結果をコントローラ100に送る。   The load ammeter 84 is installed near the load, detects the amount of current flowing through the load, and sends the detection result to the controller 100.

コントローラ100は、後に詳述するように、負荷電流計84から送られる負荷の電流量と、フライホイール70に含まれるロータ72の回転数とのすくなくともいずれかを監視し、ステータ74とロータ72との間隔を調整することによりロータ72の回転を制御する制御機構を制御する。   As will be described in detail later, the controller 100 monitors at least one of the current amount of the load sent from the load ammeter 84 and the rotational speed of the rotor 72 included in the flywheel 70, and the stator 74 and the rotor 72. The control mechanism for controlling the rotation of the rotor 72 is controlled by adjusting the interval between the two.

図2および図3は、それぞれ、第1実施形態に従ったフライホイール70の構成例の一例を示す平面図および正面図の例である。本実施形態において、フライホイール70は、主要な構成要素として、筐体210と、ロータ72と、ステータ74と、エンコーダ82と、ステッピングモータ86と、ボールねじ96と、ガイド98とを含む。   FIG. 2 and FIG. 3 are an example of a plan view and a front view, respectively, showing an example of the configuration example of the flywheel 70 according to the first embodiment. In the present embodiment, the flywheel 70 includes a casing 210, a rotor 72, a stator 74, an encoder 82, a stepping motor 86, a ball screw 96, and a guide 98 as main components.

ロータ72は、回転軸60とともに回転可能なように回転軸60に固定されている。   The rotor 72 is fixed to the rotary shaft 60 so as to be rotatable together with the rotary shaft 60.

図4は、ロータ72の裏面図の一例である。図4に示すように、ロータ72の裏面、すなわちステータ74との対向面TS72(以下、適宜「頂面TS72」または「露出面TS72」という)には、その周縁に沿って複数の永久磁石73が回転軸60の軸線を対称軸として回転対称に配置されている。図4に示す例では、8個の永久磁石73が8回回転対称で配置されている。本実施形態において、対向面TS72は例えば第1面に対応する。   FIG. 4 is an example of a rear view of the rotor 72. As shown in FIG. 4, on the back surface of the rotor 72, that is, the surface TS72 facing the stator 74 (hereinafter referred to as “top surface TS72” or “exposed surface TS72” as appropriate), a plurality of permanent magnets 73 along the periphery thereof. Are arranged rotationally symmetrically with the axis of the rotation shaft 60 as the axis of symmetry. In the example shown in FIG. 4, eight permanent magnets 73 are arranged with eight-fold rotational symmetry. In the present embodiment, the facing surface TS72 corresponds to, for example, the first surface.

図3に戻り、ステータ74は、回転軸60の軸方向に沿ってロータ72に対向するように配置され、ガイド98などを介して筐体210の内壁に取り付けられ、これにより水平方向、すなわち、ロータ72との対向面に水平な方向において筐体210内に固定される。   Returning to FIG. 3, the stator 74 is disposed so as to face the rotor 72 along the axial direction of the rotating shaft 60, and is attached to the inner wall of the housing 210 via a guide 98 or the like, thereby horizontally, ie, It is fixed in the casing 210 in a direction horizontal to the surface facing the rotor 72.

ステータ74の頂面、すなわちロータ72との対向面TS74(以下、適宜「頂面TS74」または「露出面TS74」という)には、その周縁に沿って複数の永久磁石75が、ロータ72側の永久磁石73と一対一で対応するように回転軸60の軸線を対称軸として回転対称に配置される。本実施形態では、8個の永久磁石75が配置されている。本実施形態において、対向面TS74は例えば第2面に対応する。   On the top surface of the stator 74, that is, the surface TS 74 facing the rotor 72 (hereinafter referred to as “top surface TS 74” or “exposed surface TS 74” as appropriate), a plurality of permanent magnets 75 are arranged along the periphery of the stator 74. The rotating shaft 60 is arranged in a rotationally symmetrical manner with the axis of the rotating shaft 60 as a symmetry axis so as to correspond to the permanent magnet 73 on a one-to-one basis. In the present embodiment, eight permanent magnets 75 are arranged. In the present embodiment, the facing surface TS74 corresponds to, for example, the second surface.

ステータ74の表面のうち、ロータ72との対向面TS74を除く表面の少なくとも一部は、シート状のカーボンナノチューブ(以下、単に「CNTシート」という)で覆われている。図3に示す例では、ステータ74の側面および底面の全面がCNTシートで覆われている。これにより、永久磁石75の磁力がロータ72との間隙以外の領域へ漏洩することが防止される。   Of the surface of the stator 74, at least a part of the surface excluding the opposing surface TS74 facing the rotor 72 is covered with a sheet-like carbon nanotube (hereinafter simply referred to as “CNT sheet”). In the example shown in FIG. 3, the entire side surface and bottom surface of the stator 74 are covered with a CNT sheet. Thereby, the magnetic force of the permanent magnet 75 is prevented from leaking to a region other than the gap with the rotor 72.

図3では特に図示しないが、ロータ72側にもステータ74との対向面Ts72を除く表面の全面をCNTシートで覆い、これにより磁力漏洩を防止することが望ましい。   Although not particularly shown in FIG. 3, it is desirable to cover the entire surface of the rotor 72 except for the facing surface Ts72 facing the stator 74 with a CNT sheet, thereby preventing magnetic leakage.

永久磁石73,75は共に同一の極性を有し、本実施形態では、共にN極の磁性を持つ。本実施形態において、永久磁石73,75は例えば第1永久磁石および第2永久磁石にそれぞれ対応する。   The permanent magnets 73 and 75 both have the same polarity, and in this embodiment, both have the N-pole magnetism. In the present embodiment, the permanent magnets 73 and 75 correspond to, for example, a first permanent magnet and a second permanent magnet, respectively.

図5は、図2の切断線DLに沿ったロータ72およびステータ74の部分断面図の一例を示す。   FIG. 5 shows an example of a partial cross-sectional view of the rotor 72 and the stator 74 along the cutting line DL of FIG.

ロータ72に設けられた永久磁石73は、ステータ74との対向面TS73(以下、適宜「頂面TS73」または「露出面TS73」という)を除く表面の少なくとも一部がCNTシートで覆われている。図5に示す例では、対向面TS73を除く表面の全て(側面SS73および底面BS73)がCNTシートで覆われている。   The permanent magnet 73 provided on the rotor 72 is covered with a CNT sheet at least a part of the surface thereof excluding a surface TS73 facing the stator 74 (hereinafter referred to as “top surface TS73” or “exposed surface TS73” as appropriate). . In the example shown in FIG. 5, the entire surface (side surface SS73 and bottom surface BS73) except for the opposing surface TS73 is covered with a CNT sheet.

同様に、ステータ74に設けられた永久磁石75についても、ロータ72との対向面TS75(以下、適宜「頂面TS75」または「露出面TS75」という)を除く表面の少なくとも一部がCNTシートで覆われている。図6に示す例では、対向面TS73を除く表面の全て(側面SS75および底面BS75)がCNTシートで覆われている。   Similarly, with respect to the permanent magnet 75 provided on the stator 74, at least a part of the surface thereof excluding the surface TS75 facing the rotor 72 (hereinafter referred to as “top surface TS75” or “exposed surface TS75” as appropriate) is a CNT sheet. Covered. In the example shown in FIG. 6, the entire surface (side surface SS75 and bottom surface BS75) excluding the opposing surface TS73 is covered with the CNT sheet.

このように、対向する一対の永久磁石73,75が、互いの対向面を除く表面のすくなくとも一部においてCNTシートで覆われることにより、磁力線を相互の間隙間に集中して発生させることができる。   In this way, the pair of opposing permanent magnets 73 and 75 is covered with the CNT sheet at least at a part of the surface excluding the opposing surfaces, so that the lines of magnetic force can be concentrated in the gap between each other. .

また、永久磁石73は、その頂面TS73と永久磁石75の頂面TS75との間で鋭角をなすようにロータ72の頂面TS72に対して傾斜して配設される。傾斜角θについては特に制限は無いが、本実施形態においては、約5°の傾斜角θが望ましい。   Further, the permanent magnet 73 is disposed to be inclined with respect to the top surface TS72 of the rotor 72 so as to form an acute angle between the top surface TS73 of the permanent magnet 75 and the top surface TS75 of the permanent magnet 75. The inclination angle θ is not particularly limited, but in the present embodiment, an inclination angle θ of about 5 ° is desirable.

一方、ステータ74側の永久磁石75には、ロータ72との対向面TS75のうち、永久磁石73との間隔が広い側の端部から側面SS75を経て底面BS75の一部に至るまで延在するように、消磁ブロック78が配設されている。このように、永久磁石73との間隔が広い側の端部近傍に消磁ブロック78が設けられることにより、ステータ74上の隣り合う永久磁石75間の領域に永久磁石75の磁性と逆の磁性、すなわちS極が発生することを防止することができる。これは、消磁ブロック78の内部がS極になることにより、消磁ブロック78の外側の領域がN極になるからである。これにより、永久磁石75の頂面TS75側から、対向配置される永久磁石73へ出る磁力線を強くすることができる。   On the other hand, the permanent magnet 75 on the stator 74 side extends from the end of the opposed surface TS75 facing the rotor 72 to the part of the bottom surface BS75 via the side surface SS75 from the end portion on the side having a large distance from the permanent magnet 73. As described above, a demagnetizing block 78 is provided. Thus, by providing the demagnetization block 78 in the vicinity of the end portion on the side where the distance from the permanent magnet 73 is wide, a magnetism opposite to the magnetism of the permanent magnet 75 in the region between the adjacent permanent magnets 75 on the stator 74. That is, the occurrence of the S pole can be prevented. This is because the area outside the degaussing block 78 becomes the N pole when the inside of the demagnetization block 78 becomes the S pole. Thereby, the line of magnetic force which comes out from the top surface TS75 side of the permanent magnet 75 to the permanent magnet 73 arranged oppositely can be strengthened.

さらに、図5に示すように、消磁ブロック78の永久磁石75の底面BS75側部分のサイズは、頂面TS75上部分のサイズよりも大きいことが望ましい。これにより、後に詳述するように、永久磁石73の露出面(対向面)TS73へ向かう磁力線をさらに強くすることができる。   Furthermore, as shown in FIG. 5, the size of the portion of the permanent magnet 75 of the demagnetizing block 78 on the bottom surface BS75 side is desirably larger than the size of the top portion of the top surface TS75. Thereby, as will be described in detail later, the lines of magnetic force directed to the exposed surface (opposing surface) TS73 of the permanent magnet 73 can be further strengthened.

消磁ブロック78の材料は、永久磁石75からの磁力線を遮断できるものであれば特に制限はないが、合金を含む金属材料、特にSS400のような鉄鋼材が望ましい。   The material of the demagnetization block 78 is not particularly limited as long as it can block the magnetic lines of force from the permanent magnet 75, but a metal material including an alloy, particularly a steel material such as SS400 is desirable.

図1に戻り、バッテリ10から、例えば48Vの直流電流DCがDC−AC変換器20に供給され、DC−AC変換器20により、例えば200Vの交流電流ACに変換されてモータ30に供給されることによりモータ30が起動し、モータロータ31が回転する。モータロータ31の回転はベルト50を介してプーリー41に伝達され、これにより回転軸60が回転してロータ72も回転する。モータ30から伝達された回転力によってロータ72が一旦回転を始めると、その後は永久磁石73,75の相互間で発生する磁力線による引力および斥力でロータ72は回転する。   Returning to FIG. 1, a direct current DC of 48 V, for example, is supplied from the battery 10 to the DC-AC converter 20, and is converted into an alternating current AC of, for example, 200 V by the DC-AC converter 20 and supplied to the motor 30. As a result, the motor 30 starts and the motor rotor 31 rotates. The rotation of the motor rotor 31 is transmitted to the pulley 41 via the belt 50, whereby the rotating shaft 60 rotates and the rotor 72 also rotates. Once the rotor 72 starts to rotate due to the rotational force transmitted from the motor 30, the rotor 72 is then rotated by the attractive and repulsive forces generated by the lines of magnetic force generated between the permanent magnets 73 and 75.

永久磁石73,75相互間の磁力線による引力および斥力の作用について図6を参照してより詳細に説明する。   The action of attraction and repulsion due to the lines of magnetic force between the permanent magnets 73 and 75 will be described in more detail with reference to FIG.

図6においては、ステータ74側の永久磁石75からの磁力線の影響が変化する様子を説明するために連写写真のように単一の永久磁石73をロータ72の回転方向AR1に沿って複数個示した。   In FIG. 6, in order to explain how the influence of the magnetic lines of force from the permanent magnet 75 on the stator 74 side changes, a plurality of single permanent magnets 73 are arranged along the rotational direction AR <b> 1 of the rotor 72 as shown in a continuous photograph. Indicated.

まず、永久磁石73のステータ74との間隔が狭い側の先端が回転方向AR1の上流側から位置Aに到達した時、消磁ブロック78内のS極による引力がロータ72の回転力に加算され、これにより永久磁石73は、位置Cまでスムーズに移動する。   First, when the tip of the permanent magnet 73 on the side where the distance from the stator 74 is narrow reaches the position A from the upstream side in the rotational direction AR1, the attractive force due to the S pole in the demagnetizing block 78 is added to the rotational force of the rotor 72. Thereby, the permanent magnet 73 moves smoothly to the position C.

永久磁石73が位置Cに到達すると、永久磁石75の露出面(対向面TS75)からの磁力線が永久磁石73の露出面(対向面TS73)に斥力を与える。永久磁石73の露出面TS73がロータ72の頂面TS72に対して傾斜角θをもって傾斜しているため、永久磁石75からの斥力が追加されて回転方向AR1への回転力が増大する。   When the permanent magnet 73 reaches the position C, the lines of magnetic force from the exposed surface (opposing surface TS75) of the permanent magnet 75 exert a repulsive force on the exposed surface (opposing surface TS73) of the permanent magnet 73. Since the exposed surface TS73 of the permanent magnet 73 is inclined with respect to the top surface TS72 of the rotor 72 with an inclination angle θ, a repulsive force from the permanent magnet 75 is added to increase the rotational force in the rotational direction AR1.

さらに、永久磁石73の先端が位置Dに達すると、対向面TS73内で永久磁石75からの斥力を受ける領域の面積が広くなるので、回転方向AR1への回転力はさらに増大する。   Further, when the tip of the permanent magnet 73 reaches the position D, the area of the region receiving the repulsive force from the permanent magnet 75 in the facing surface TS73 is increased, so that the rotational force in the rotational direction AR1 further increases.

なお、永久磁石73の先端が位置Eに到達した時、永久磁石75からの斥力を受ける領域の面積は最大となるが、図示しないさらに下流側の永久磁石75との間の空間における磁力による斥力が永久磁石73の回転方向下流側の側面SS73に印加されるので、その分だけ回転力の増大が抑制される。   When the tip of the permanent magnet 73 reaches the position E, the area of the region that receives the repulsive force from the permanent magnet 75 is maximized, but the repulsive force due to the magnetic force in the space between the permanent magnet 75 on the downstream side (not shown). Is applied to the side surface SS73 on the downstream side in the rotation direction of the permanent magnet 73, and the increase in the rotational force is suppressed accordingly.

また、永久磁石75のロータ72回転方向AR1の上流側端部に設けられた消磁ブロック78において、永久磁石75の底面BS75側部分のサイズが永久磁石75の頂面TS75側部分のサイズよりも大きいため、図6に示すように永久磁石75からの磁力線は、ロータ72の回転方向下流側へシフトした位置を中心にして拡散する。これにより、永久磁石73の露出面TS73への磁力がさらに強くなるので、ロータ72の回転方向への推進力がさらに増大する。   Further, in the demagnetization block 78 provided at the upstream end of the rotor 72 rotation direction AR1 of the permanent magnet 75, the size of the bottom surface BS75 side portion of the permanent magnet 75 is larger than the size of the top surface TS75 side portion of the permanent magnet 75. Therefore, as shown in FIG. 6, the magnetic lines of force from the permanent magnet 75 diffuse around the position shifted to the downstream side in the rotation direction of the rotor 72. Thereby, since the magnetic force to the exposed surface TS73 of the permanent magnet 73 is further increased, the propulsive force in the rotation direction of the rotor 72 is further increased.

このように、本実施形態によるフライホイール70によれば、ステータ74の側面および底面がCNTシートで覆われ、かつ、各永久磁石73,75についても相互の対向面TS73,TS75を除く表面がCNTシートで覆われているため、磁力線の拡散が効果的に防止され、永久磁石73,75間の空間に集中させることができる。これにより、ロータ72の回転方向AR1への推進力を増大させることができる。また、電磁石をステータ74側に設ける必要がなくなるので、簡易な構成でありながらエネルギ損失が低いフライホイールを提供することが可能になる。これにより、フライホイールのさらなる小型化、汎用化が可能になる。   As described above, according to the flywheel 70 according to the present embodiment, the side surface and the bottom surface of the stator 74 are covered with the CNT sheet, and the surfaces of the permanent magnets 73 and 75 other than the opposing surfaces TS73 and TS75 are also CNT. Since it is covered with the sheet, the magnetic field lines are effectively prevented from diffusing and can be concentrated in the space between the permanent magnets 73 and 75. Thereby, the driving force in the rotation direction AR1 of the rotor 72 can be increased. In addition, since it is not necessary to provide an electromagnet on the stator 74 side, it is possible to provide a flywheel having a simple configuration and low energy loss. As a result, the flywheel can be further miniaturized and generalized.

本実施形態のフライホイール70では、エネルギ損失の低さから、例えば無負荷持などでロータ72が高速回転を継続する場合、使用環境に応じては事故発生を防止する必要が生じる場合がある。このため、本実施形態の発電装置には、ロータ72の回転速度を制御する制御機構が設けられている。   In the flywheel 70 of the present embodiment, when the rotor 72 continues to rotate at a high speed, for example, with no load held, it may be necessary to prevent an accident from occurring depending on the usage environment due to low energy loss. For this reason, the power generation device of the present embodiment is provided with a control mechanism that controls the rotational speed of the rotor 72.

制御機構は、図1に示すコントローラ100および負荷電流計84に加え、図2および図3に示すように、エンコーダ82と、ステッピングモータ86と、ボールねじ96と、ガイド98とを含む。   The control mechanism includes an encoder 82, a stepping motor 86, a ball screw 96, and a guide 98 as shown in FIGS. 2 and 3 in addition to the controller 100 and the load ammeter 84 shown in FIG.

エンコーダ82は、ロータ72の周辺近傍に設置され、ロータ72の単位時間あたりの回転数を検出し、検出結果をコントローラ100に送る。   The encoder 82 is installed near the periphery of the rotor 72, detects the number of rotations of the rotor 72 per unit time, and sends the detection result to the controller 100.

コントローラ100には、予め、または図示しない入力装置を介してフライホイール70の回転制御のための閾値が入力される。コントローラ100は、エンコーダ82から送られるロータ72の回転数と負荷電流計84から送られる負荷電流のすくなくともいずれかを監視し、これらの回転数または負荷電力が所定の閾値を超えた場合に、指令信号を生成してステッピングモータ86に与える。指令信号には、ステッピングモータ86の回転方向および回転量の情報が含まれる。   A threshold value for controlling rotation of the flywheel 70 is input to the controller 100 in advance or via an input device (not shown). The controller 100 monitors at least one of the rotation speed of the rotor 72 sent from the encoder 82 and the load current sent from the load ammeter 84, and if the rotation speed or load power exceeds a predetermined threshold value, the controller 100 A signal is generated and applied to the stepping motor 86. The command signal includes information on the rotation direction and rotation amount of the stepping motor 86.

ステッピングモータ86は、コントローラ100から指令信号を受けると、指令信号に従い、指令された回転方向で指令された回転量だけ回転する。ステッピングモータ86の回転力は、カップリング88、タイミングベルト92およびタイミングプーリー94を介してボールねじ96に伝達され、ボールねじ96のベースがガイド98に沿って移動することにより、回転軸60の軸方向に沿って図3の矢印AR2に示す方向にステータ74が移動する。これにより、ステータ74とロータ72との間隔が調整される。   When receiving the command signal from the controller 100, the stepping motor 86 rotates in accordance with the commanded rotation amount by the commanded rotation amount in accordance with the command signal. The rotational force of the stepping motor 86 is transmitted to the ball screw 96 via the coupling 88, the timing belt 92, and the timing pulley 94, and the base of the ball screw 96 moves along the guide 98. The stator 74 moves along the direction in the direction indicated by the arrow AR2 in FIG. Thereby, the space | interval of the stator 74 and the rotor 72 is adjusted.

例えば、発電器90を使用しない場合で発電器90との連結が解除されて無負荷の状態でも、ロータ72の回転に最低限必要な電力をモータ30に供給する必要がある。その場合は、コギング等の磁力による影響を少なくしてロータ72の回転を維持できる程度にするために、ロータ72とステータ74との間隔が比較的広くなるように調整する。   For example, even when the generator 90 is not used and the connection with the generator 90 is released and no load is applied, it is necessary to supply the motor 30 with the minimum power necessary for the rotation of the rotor 72. In that case, in order to reduce the influence of the magnetic force such as cogging and to maintain the rotation of the rotor 72, the distance between the rotor 72 and the stator 74 is adjusted to be relatively wide.

発電器90との連結を行って発電器90を使用している場合で、過負荷となった場合には、モータ30の負担を減らすため、負荷電流計84からの電流量に応じてロータ72とステータ74との間隔を変更して磁力による斥力の増減を負荷の運動に同期させる。   When the generator 90 is used by being connected to the generator 90 and an overload occurs, the rotor 72 is reduced according to the amount of current from the load ammeter 84 in order to reduce the load on the motor 30. The interval between the stator 74 and the stator 74 is changed to synchronize the increase / decrease in repulsion due to the magnetic force with the load motion.

また、安定した電力を供給するためにはフライホイール70の回転数が安定する必要がある。このため、エンコーダ82によりロータ72の回転数をコントローラ100が監視し、過回転や回転不足など、回転数変動の発生時に連動してロータ72とステータ74との間隔を変更し、適切な回転数となるよう調整する。   In order to supply stable power, the rotational speed of the flywheel 70 needs to be stabilized. For this reason, the controller 100 monitors the rotation speed of the rotor 72 by the encoder 82, and changes the interval between the rotor 72 and the stator 74 in conjunction with the occurrence of fluctuations in the rotation speed such as over-rotation or under-rotation. Adjust so that

さらに、発電装置そのものを停止する場合には、永久磁石73,75間で磁力の相互影響が出ない距離までロータ72およびステータ74を制御機構により引き離す。   Further, when the power generator itself is stopped, the rotor 72 and the stator 74 are separated by the control mechanism to a distance where the mutual influence of the magnetic force does not occur between the permanent magnets 73 and 75.

ここで、ロータ72の形状を変更することによってもフライホイール70の回転速度を調整することは可能である。厚さが均一のディスク形状でロータ72を形成する以外に、中心近傍の質量を下げて全体の質量を下げる他、周縁部分を中心部分よりも厚くするなどによって慣性質量を上げることにより、より回転し易くすることができる。   Here, the rotational speed of the flywheel 70 can also be adjusted by changing the shape of the rotor 72. In addition to forming the rotor 72 in a disk shape with a uniform thickness, in addition to lowering the mass near the center and lowering the overall mass, increasing the inertial mass by making the peripheral part thicker than the central part, etc. Can be made easier.

ロータ72の変形例のいくつかを図7乃至図9に示す。図7の平面図に示すロータ72Aは、永久磁石73と中心軸との間に開口OPを設け、これにより、中心部分の質量低減を図るものである。また、図8の正面図に示すロータ72Bは、凹レンズのように周縁から中心に向けて厚さが漸減するよう形成されている。さらに、図9の正面図に示すロータ72Cのように、周縁部分だけが厚くなるよう形成してもよい。   Some of the modifications of the rotor 72 are shown in FIGS. The rotor 72A shown in the plan view of FIG. 7 is provided with an opening OP between the permanent magnet 73 and the central axis, thereby reducing the mass of the central portion. Further, the rotor 72B shown in the front view of FIG. 8 is formed so that the thickness gradually decreases from the periphery toward the center like a concave lens. Further, like the rotor 72C shown in the front view of FIG. 9, only the peripheral portion may be formed thick.

なお、本実施形態では、説明を簡潔にするため、8個の永久磁石73が8回回転対称に配置された例を取り挙げて説明したが、磁石の個数は勿論8個に限ることなく、4個でもよいし、8個を超える数量、例えば12個でも24個でも36個でもよい。現状では、ロータ72およびステータ74共に、それぞれ24個の永久磁石を配置すると、電気エネルギから運動エネルギへの変換において最も効率が良いことが分かっている。この点は、以下の第2実施形態および第3実施形態についても同様である。   In the present embodiment, for the sake of brevity, an example in which the eight permanent magnets 73 are arranged in eight-fold rotational symmetry has been described. However, the number of magnets is not limited to eight, of course, The number may be four or more than eight, for example, 12 or 24 or 36. At present, it has been found that the arrangement of 24 permanent magnets in each of the rotor 72 and the stator 74 is most efficient in converting electrical energy into kinetic energy. This also applies to the following second and third embodiments.

(2)第2実施形態
図10は、本発明に係る第2実施形態に従った発電装置の構成の一例を示すブロック図である。第2実施形態は、発電器90とバッテリチャージャ95との間に接続されたトランス110を備えている点で第1実施形態と異なる。第2実施形態のその他の構成要素は、第1実施形態の対応する構成要素と同じである。
(2) Second Embodiment FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of a power generator according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that a transformer 110 connected between the generator 90 and the battery charger 95 is provided. The other components of the second embodiment are the same as the corresponding components of the first embodiment.

トランス110は、AC100ボルトの交流電力をAC200ボルトへ変圧し、その交流電力をモータ30へ供給することができる。この場合、トランス110は、モータ30の消費電力の一部を補うことができる。これにより、DC−AC変換器20の電力負担が軽減される。   The transformer 110 can transform AC power of AC 100 volts to AC 200 volts and supply the AC power to the motor 30. In this case, the transformer 110 can supplement a part of the power consumption of the motor 30. Thereby, the electric power burden of the DC-AC converter 20 is reduced.

また、バッテリチャージャ95および/または負荷が発電器90からの電圧と異なる場合には、トランス110は、発電器90からの電力をバッテリチャージャ95および/または負荷に適合した電圧に変圧して、変圧後の電力をバッテリチャージャ95および/または負荷に供給してもよい。この場合、トランス110は、バッテリチャージャ95および/または負荷の消費電力の総てを供給してもよい。これにより、DC−AC変換器20は、モータ30のみを駆動すれば足りるので、DC−AC変換器20の電力負担はさらに軽減される。   Further, when the battery charger 95 and / or the load is different from the voltage from the generator 90, the transformer 110 transforms the electric power from the generator 90 into a voltage suitable for the battery charger 95 and / or the load. Later power may be supplied to the battery charger 95 and / or the load. In this case, the transformer 110 may supply all of the power consumption of the battery charger 95 and / or the load. As a result, the DC-AC converter 20 only needs to drive the motor 30, so the power burden on the DC-AC converter 20 is further reduced.

トランス110が電力を供給する場合、発電器90から生成された交流電力をそのまま直接利用できる。この場合、バッテリ10からの直流電力を交流電力に変換する必要が無いので、バッテリ10から電力を供給する場合よりも効率が良い。   When the transformer 110 supplies power, the AC power generated from the generator 90 can be directly used as it is. In this case, since there is no need to convert the DC power from the battery 10 into AC power, the efficiency is better than when power is supplied from the battery 10.

このように、第2実施形態は、トランス110を備えることによって発電器90で発電された電力をさらに効率良く利用することができる。さらに、第2実施形態は、第1実施形態と同様に改良されたフライホイール70を備えている。よって、第2実施形態は、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   Thus, 2nd Embodiment can utilize the electric power generated with the generator 90 more efficiently by providing the transformer 110. FIG. Furthermore, 2nd Embodiment is provided with the flywheel 70 improved similarly to 1st Embodiment. Therefore, the second embodiment can obtain the same effect as the first embodiment.

(3)第3実施形態
図11は、本発明に係る第3実施形態に従った発電装置の構成の一例を示すブロック図である。第3実施形態は、直流電力を生成するダイナモを発電器93として備えている点で第1実施形態と異なる。第3実施形態は、ダイナモを発電器93として用いているため、第1実施形態における交流発電器90およびバッテリチャージャ95は不要となる。
(3) Third Embodiment FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a power generator according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment differs from the first embodiment in that a dynamo that generates DC power is provided as a generator 93. Since the third embodiment uses a dynamo as the power generator 93, the AC power generator 90 and the battery charger 95 in the first embodiment are not necessary.

発電器93は、軸91の回転により直流電力を発電し、発電された電力を、バッテリ10に蓄積する。つまり、発電器93は、ロータ72の運動エネルギを電気エネルギに変換して、この電気エネルギをバッテリ10に蓄積する。第3実施形態では、発電器93は、例えば、DC24ボルトの直流電力を発電し、規格上、最大50Aの電流を生成可能な発電器である。なお、第3実施形態では、バッテリ10は、12ボルトのバッテリを2個直列に接続した24ボルトのバッテリ群である。   The generator 93 generates DC power by rotating the shaft 91 and stores the generated power in the battery 10. That is, the generator 93 converts the kinetic energy of the rotor 72 into electrical energy and stores this electrical energy in the battery 10. In the third embodiment, the power generator 93 is a power generator capable of generating, for example, direct current power of 24 VDC and generating a maximum current of 50 A in accordance with the standard. In the third embodiment, the battery 10 is a 24-volt battery group in which two 12-volt batteries are connected in series.

第3実施形態のように、本発明による発電装置は、図1および図2に示す交流電力の発電器90だけでなく、直流電力の発電器(ダイナモ)93を用いても実現することができる。第3実施形態は、簡易な構成で、かつ、エネルギ損失が低い、改良されたフライホイール70を備えているので、第1実施形態と同様、高効率で電気エネルギから運動エネルギへ変換することができる。   As in the third embodiment, the power generator according to the present invention can be realized not only by using the AC power generator 90 shown in FIGS. 1 and 2 but also by using a DC power generator (dynamo) 93. . Since the third embodiment includes the improved flywheel 70 with a simple configuration and low energy loss, it is possible to convert electric energy to kinetic energy with high efficiency as in the first embodiment. it can.

以上の実施形態による発電装置は、バッテリ10のみで駆動することができる。従って、本実施形態による発電装置は、商用電源の無い屋外において特に利用価値が高い。また、石油やガソリンなどの化石燃料を用いないので、環境に良いという利点も有する。   The power generator according to the above embodiment can be driven only by the battery 10. Therefore, the power generator according to the present embodiment is particularly useful in the outdoors where there is no commercial power source. Moreover, since fossil fuels such as oil and gasoline are not used, there is an advantage that it is good for the environment.

以上の実施形態によるフライホイール70は、バッテリ10のみで駆動し、外部電源を必要としないので、例えば乗用車に適用できる他、小型船舶やアウトドアレジャーなど、電力供給が困難な場所でも発電可能である。また、自然環境や天候に左右されることなく、24時間、365日、安定的に発電することができ、災害時に生活インフラや社会インフラが遮断された場合でも自家発電が可能である。発電に際して燃料を使用しないため、引火爆発事故発生等の危険性も無い。また、バッテリ10として、例えば水電池を使用する場合などでは発電コストを大幅に削減することが可能である。   The flywheel 70 according to the above embodiment is driven only by the battery 10 and does not require an external power source. Therefore, the flywheel 70 can be applied to, for example, passenger cars, and can generate power even in places where power supply is difficult, such as small ships and outdoor leisure. . Moreover, it is possible to generate power stably for 24 hours and 365 days without being influenced by the natural environment and weather, and even if the living infrastructure and social infrastructure are interrupted during a disaster, private power generation is possible. Since no fuel is used for power generation, there is no danger of a flammable explosion. In addition, for example, when a water battery is used as the battery 10, the power generation cost can be significantly reduced.

なお、上記実施形態に係る発電装置およびフライホイールは、超伝導フライホイールと組み合わせることができる。ただし、超伝導フライホイールは、実際には、冷却のために液体窒素あるいは液体ヘリウム等が必要であり、コスト高となる。常温超伝導については、現段階では、材料の開発段階である。従って、上記実施形態に係るフライホイール70は、現実的であり、低コストで大量生産に適していると言える。   In addition, the electric power generating apparatus and flywheel which concern on the said embodiment can be combined with a superconducting flywheel. However, the superconducting flywheel actually requires liquid nitrogen or liquid helium for cooling, resulting in high cost. At room temperature, superconductivity is at the stage of material development. Therefore, it can be said that the flywheel 70 according to the above embodiment is realistic and suitable for mass production at a low cost.

上述した第1乃至第3の実施形態では、説明を簡潔にするため、8個の永久磁石73が8回回転対称に配置された例を取り挙げて説明したが、磁石の個数は勿論8個に限ることなく、4個でもよいし、8個を超える数量、例えば12個でも24個でも36個でもよい。現状では、ロータ72およびステータ74共に、それぞれ24個の永久磁石を配置すると、電気エネルギから運動エネルギへの変換において最も効率が良いことが分かっている。   In the first to third embodiments described above, for the sake of brevity, an example has been described in which eight permanent magnets 73 are arranged rotationally symmetrically eight times. Of course, the number of magnets is eight. The number is not limited to four, and may be four or more than eight, for example, twelve, twenty-four, or thirty-six. At present, it has been found that the arrangement of 24 permanent magnets in each of the rotor 72 and the stator 74 is most efficient in converting electrical energy into kinetic energy.

また、上述した第1乃至第3の実施形態では、図2,図3および図6中に符号AR1で示したように、永久磁石73,75間の間隔が広い側を回転方向上流側とし、永久磁石73,75間の間隔が狭い側を回転方向下流側としてロータ72が回転する態様を取り挙げて説明した。しかしながら、ロータ72の回転方向はこれに限ることなく、負荷の大きさに応じて回転トルクを上げたい場合などでは、図2,図3および図6中の符号AR1とは逆方向にロータ72を回転させることにしてもよい。その場合は、モータ30の回転方向が逆方向になるようモータ30を制御すればよい。   Further, in the first to third embodiments described above, as indicated by the symbol AR1 in FIGS. 2, 3 and 6, the side where the interval between the permanent magnets 73 and 75 is wide is the upstream side in the rotational direction. The embodiment in which the rotor 72 rotates with the side where the distance between the permanent magnets 73 and 75 is narrow as the downstream side in the rotation direction has been described. However, the rotation direction of the rotor 72 is not limited to this, and when it is desired to increase the rotation torque in accordance with the magnitude of the load, the rotor 72 is moved in the direction opposite to the symbol AR1 in FIGS. You may make it rotate. In that case, what is necessary is just to control the motor 30 so that the rotation direction of the motor 30 may become a reverse direction.

(B)フライホイールの製造方法
上述した実施形態の発電装置に含まれるフライホイール70の製造方法の実施形態のいくつかについて図12乃至図16を参照しながら簡単に説明する。
(B) Flywheel Manufacturing Method Some of the embodiments of the manufacturing method of the flywheel 70 included in the power generator of the above-described embodiment will be briefly described with reference to FIGS.

(1)第1実施形態
まず、永久磁石73,75を準備し、相互の対向面を除く表面をCNTシールで覆う。CNTシールの被覆に際しては水系エポキシ樹脂を用いる。
(1) 1st Embodiment First, the permanent magnets 73 and 75 are prepared, and the surface except a mutual opposing surface is covered with a CNT seal | sticker. A water-based epoxy resin is used for coating the CNT seal.

例えば図12に示すように、基台120上に永久磁石73を上下逆転させて頂面TS73が基台120に接するように配置して固定し、印刷技術を用いて、水系エポキシ樹脂に混合された(溶かされた)CNTを永久磁石73の底面BS73上に塗布、滴下または吹き付ける。印刷技術は、例えば、レーザ法またはインクジェット法等の既知の印刷技術でよい。このとき、CNTは、インク状になっているので、ノズル52から永久磁石73に向かって吐出される。   For example, as shown in FIG. 12, the permanent magnet 73 is turned upside down on the base 120 and fixed so that the top surface TS73 is in contact with the base 120, and mixed with a water-based epoxy resin using a printing technique. The CNTs (melted) are applied, dropped or sprayed onto the bottom surface BS73 of the permanent magnet 73. The printing technique may be a known printing technique such as a laser method or an ink jet method. At this time, since the CNT is in the form of ink, it is discharged from the nozzle 52 toward the permanent magnet 73.

次に、水系エポキシ樹脂に溶かされたCNTを加熱する。これにより、水系エポキシ樹脂から水分が蒸発するとともに、熱によってエポキシ樹脂がCNTを永久磁石73に圧着する。CNTは、エポキシ樹脂によって永久磁石73の底面BS73に付着(吸着)する。   Next, the CNT dissolved in the water-based epoxy resin is heated. Thereby, while water | moisture content evaporates from a water-system epoxy resin, an epoxy resin crimps | bonds CNT to the permanent magnet 73 with a heat | fever. The CNT adheres (adsorbs) to the bottom surface BS73 of the permanent magnet 73 by the epoxy resin.

次いで、基台120を傾けて永久磁石73の側面、例えば側面SS73Aが上方を向くように位置を変更する(図示せず)。底面BS73の場合と同様に、印刷技術を用いて、水系エポキシ樹脂に混合された(溶かされた)CNTをノズル52から吐出することにより、永久磁石73の側面SS73A上に塗布、滴下または吹き付ける。   Next, the base 120 is tilted to change the position so that the side surface of the permanent magnet 73, for example, the side surface SS73A faces upward (not shown). As in the case of the bottom surface BS 73, the CNT mixed (dissolved) in the water-based epoxy resin is ejected from the nozzle 52 by using a printing technique, thereby being applied, dripped or sprayed onto the side surface SS 73 A of the permanent magnet 73.

次に、水系エポキシ樹脂に溶かされたCNTを加熱する。これにより、水系エポキシ樹脂から水分が蒸発するとともに、熱によってエポキシ樹脂がCNTを永久磁石73に圧着する。CNTは、エポキシ樹脂によって永久磁石73の底面BS73に付着(吸着)する。   Next, the CNT dissolved in the water-based epoxy resin is heated. Thereby, while water | moisture content evaporates from a water-system epoxy resin, an epoxy resin crimps | bonds CNT to the permanent magnet 73 with a heat | fever. The CNT adheres (adsorbs) to the bottom surface BS73 of the permanent magnet 73 by the epoxy resin.

以下、他の側面SS73B〜SS73Dについても同様の工程(水系エポキシ樹脂に溶かされたCNTの塗布、滴下または吹き付け→加熱による圧着)を繰り返す。これにより、永久磁石73の頂面TS73以外の表面にCNTシートが被覆される。   Hereinafter, the same process (application, dripping or spraying of CNT dissolved in an aqueous epoxy resin → pressure bonding by heating) is repeated for the other side surfaces SS73B to SS73D. As a result, the surface of the permanent magnet 73 other than the top surface TS73 is coated with the CNT sheet.

永久磁石75についても同様の工程により、頂面TS75を除く底面BT75および側面にCNTシートを被覆させる。   The permanent magnet 75 is covered with a CNT sheet on the bottom surface BT75 and the side surfaces except for the top surface TS75 by the same process.

すなわち、例えば図12に示すように、基台120上に永久磁石75を上下逆転させて頂面TS75が基台120に接するように配置して固定し、印刷技術を用いて、水系エポキシ樹脂に混合された(溶かされた)CNTを永久磁石75の底面BS75上に塗布、滴下または吹き付ける。印刷技術は、例えば、レーザ法またはインクジェット法等の既知の印刷技術でよい。このとき、CNTは、インク状になっているので、ノズル152から永久磁石75に向かって吐出される。   That is, for example, as shown in FIG. 12, the permanent magnet 75 is turned upside down on the base 120 so that the top surface TS75 is in contact with the base 120, and is fixed to the water-based epoxy resin by using a printing technique. The mixed (melted) CNT is applied, dripped or sprayed onto the bottom surface BS75 of the permanent magnet 75. The printing technique may be a known printing technique such as a laser method or an ink jet method. At this time, since the CNT is in the form of ink, it is discharged from the nozzle 152 toward the permanent magnet 75.

次に、水系エポキシ樹脂に溶かされたCNTを加熱する。これにより、水系エポキシ樹脂から水分が蒸発するとともに、熱によってエポキシ樹脂がCNTを永久磁石75に圧着する。CNTは、エポキシ樹脂によって永久磁石75の底面BS75に付着(吸着)する。   Next, the CNT dissolved in the water-based epoxy resin is heated. As a result, moisture evaporates from the water-based epoxy resin, and the epoxy resin presses the CNT against the permanent magnet 75 by heat. The CNT adheres (adsorbs) to the bottom surface BS75 of the permanent magnet 75 by the epoxy resin.

次いで、基台120を傾けて永久磁石75の側面、例えば側面SS75Aが上方を向くように位置を変更する(図示せず)。頂面TS75と同様に、印刷技術を用いて、水系エポキシ樹脂に混合された(溶かされた)CNTをノズル152から吐出することにより、永久磁石75の側面SS75A上に塗布、滴下または吹き付ける。さらに、水系エポキシ樹脂に溶かされたCNTを加熱することにより、水系エポキシ樹脂から水分を蒸発させるとともに、エポキシ樹脂によりCNTを永久磁石75に圧着(吸着)させる。   Next, the base 120 is tilted, and the position is changed so that the side surface of the permanent magnet 75, for example, the side surface SS75A faces upward (not shown). Similarly to the top surface TS75, the CNT mixed (dissolved) in the water-based epoxy resin is discharged from the nozzle 152 by using a printing technique, and is applied, dripped or sprayed onto the side surface SS75A of the permanent magnet 75. Furthermore, by heating the CNT dissolved in the water-based epoxy resin, moisture is evaporated from the water-based epoxy resin, and the CNT is pressed (adsorbed) to the permanent magnet 75 by the epoxy resin.

以後、他の3つの側面SS75B〜75Dについても同様に処理することにより、エポキシ樹脂を用いてCNTを永久磁石75に圧着(吸着)させる。   Thereafter, the other three side surfaces SS75B to 75D are processed in the same manner, so that the CNTs are pressure-bonded (adsorbed) to the permanent magnet 75 using an epoxy resin.

次に、図13に示すように、永久磁石73の形状に対応して凹部172が予め配設されたロータプレート72Bを準備する。凹部172の底面は、ロータ72の回転方向に沿って深さが変化するように予め傾斜が形成されている。   Next, as shown in FIG. 13, a rotor plate 72 </ b> B is prepared in which concave portions 172 are arranged in advance corresponding to the shape of the permanent magnet 73. The bottom surface of the recess 172 is inclined in advance so that the depth changes along the rotation direction of the rotor 72.

次いで、凹部172に例えば接着剤(図示せず)を塗布した後、永久磁石73の頂面TS73が上方を向くように位置合わせをして凹部172に永久磁石73を嵌め込み、既知の方法を用いて接着剤を固化することにより固定させる。   Next, for example, an adhesive (not shown) is applied to the concave portion 172, and then aligned so that the top surface TS73 of the permanent magnet 73 faces upward, and the permanent magnet 73 is fitted into the concave portion 172, and a known method is used. Then fix the adhesive by solidifying it.

永久磁石75については、既知の方法により、例えば図5に示すように、ロータ72の回転方向AR1上流側の頂面TS75端部から側面SS75を経て底面BS75の一部に至るまで延在する消磁ブロック78を配設する。   The permanent magnet 75 is demagnetized by a known method, for example, as shown in FIG. 5, extending from the end of the top surface TS75 upstream of the rotational direction AR1 of the rotor 72 to the side of the bottom surface BS75 through the side surface SS75. A block 78 is provided.

その後、図14に示すように、永久磁石75の形状に対応して凹部174が予め配設されたステータプレート74Bを準備し、該凹部174に例えば接着剤(図示せず)を塗布した後、永久磁石75の頂面TS75が上方を向くように位置合わせをして永久磁石75を凹部174に嵌め込み、既知の方法により固定させる。   After that, as shown in FIG. 14, after preparing a stator plate 74B in which a concave portion 174 is disposed in advance corresponding to the shape of the permanent magnet 75, and applying, for example, an adhesive (not shown) to the concave portion 174, Positioning is performed so that the top surface TS75 of the permanent magnet 75 faces upward, the permanent magnet 75 is fitted into the recess 174, and is fixed by a known method.

その後は、既知の組み立て方法を用いて筐体210(図2および図3参照)にガイド98を取り付け、ステッピングモータ86、カップリング88、タイミングベルト92、タイミングプーリー94およびボールねじ96を含む間隔調整のための機構を組み立てた後、ステータ74を取り付け、ロータ72を回転軸60と共に位置合せした上でステータ74上に回転可能に取り付けることにより、フライホイール70が提供される。   Thereafter, a guide 98 is attached to the casing 210 (see FIGS. 2 and 3) using a known assembling method, and the spacing adjustment including the stepping motor 86, the coupling 88, the timing belt 92, the timing pulley 94, and the ball screw 96 is performed. After assembling the mechanism, the flywheel 70 is provided by attaching the stator 74 and aligning the rotor 72 with the rotary shaft 60 and rotatably mounting on the stator 74.

(2)第2実施形態
上述の製造方法では、永久磁石73,75を各プレートの凹部172,174に位置合せした上で固定することとしたが、プレートのサイズ、磁石の数量に応じて隣り合う磁石の斥力が相互に強く作用し、位置合せの精度が劣化する場合もある。このような場合は、最初から永久磁石73,75を用いる代わりに、同一形状の磁気性金属チップを用い、これにCNTシートを被覆し、ロータ72用として図13に示したロータプレート72Bの凹部172に嵌め込んで固定し、ステータ74用として図14に示したステータプレート74Bの凹部174に嵌め込んで固定し、その後に、ロータプレート72Bおよびステータプレート74B毎にそれぞれ一括して着持しても良い。
(2) Second Embodiment In the manufacturing method described above, the permanent magnets 73 and 75 are fixed after being aligned with the concave portions 172 and 174 of each plate, but they are adjacent to each other depending on the size of the plate and the number of magnets. In some cases, the repulsive force of the matching magnets acts strongly on each other, and the alignment accuracy deteriorates. In such a case, instead of using the permanent magnets 73 and 75 from the beginning, a magnetic metal chip having the same shape is used, and this is covered with a CNT sheet, and the concave portion of the rotor plate 72B shown in FIG. 172 is fixed by being inserted into the concave portion 174 of the stator plate 74B shown in FIG. 14 for the stator 74, and thereafter, the rotor plate 72B and the stator plate 74B are collectively attached to each other. Also good.

ロータ72用の着磁方法としては、例えば図15に示すように、図11に示したロータプレート72Bの凹部172に磁気性金属チップ173を嵌め込んで固定し、この状態でロータプレート72B全体を着磁装置300に取り付け、一括して着磁する。   As a magnetizing method for the rotor 72, for example, as shown in FIG. 15, the magnetic metal chip 173 is fitted and fixed in the recess 172 of the rotor plate 72B shown in FIG. 11, and the entire rotor plate 72B is fixed in this state. It is attached to the magnetizing device 300 and magnetized in a lump.

同様に、ステータ74用の着磁方法としては、例えば図16に示すように、図12に示したステータプレート74Bの凹部174に磁気性金属チップ175を嵌め込んで固定し、この状態でステータプレート74B全体を着磁装置300に取り付け、一括して着磁する。   Similarly, as a magnetization method for the stator 74, for example, as shown in FIG. 16, the magnetic metal chip 175 is fitted and fixed in the recess 174 of the stator plate 74B shown in FIG. The entire 74B is attached to the magnetizing device 300 and magnetized in a lump.

本実施形態によれば、永久磁石73,75をロータプレート72Bおよびステータプレート74Bの所望の位置に正確にそれぞれ配設することができるので、高い精度でフライホイールを製造することができる。   According to the present embodiment, the permanent magnets 73 and 75 can be accurately arranged at desired positions of the rotor plate 72B and the stator plate 74B, respectively, so that a flywheel can be manufactured with high accuracy.

10…バッテリ、30…モータ、60…回転軸、70…フライホイール、72…ロータ、73…(第1)永久磁石、74…ステータ、75…(第2)永久磁石、82…エンコーダ、84…負荷電流計、86…ステッピングモータ、88…カップリング、90,93…発電器、92…タイミングベルト、96…ボールねじ、98…ガイド、100…コントローラ、173…(第1)磁気性金属チップ、175…(第2)磁気性金属チップ、300…着磁装置、CNT…カーボンナノチューブ、OP…開口、TS72…対向面(第1面)、TS74…対向面(第2面)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Battery, 30 ... Motor, 60 ... Rotating shaft, 70 ... Flywheel, 72 ... Rotor, 73 ... (1st) Permanent magnet, 74 ... Stator, 75 ... (2nd) Permanent magnet, 82 ... Encoder, 84 ... Load ammeter, 86 ... stepping motor, 88 ... coupling, 90, 93 ... generator, 92 ... timing belt, 96 ... ball screw, 98 ... guide, 100 ... controller, 173 ... (first) magnetic metal tip, 175 ... (second) magnetic metal chip, 300 ... magnetizing device, CNT ... carbon nanotube, OP ... opening, TS72 ... opposing surface (first surface), TS74 ... opposing surface (second surface).

Claims (13)

回転可能に設けられた回転軸と、
前記回転軸に固定され、前記回転軸とともに回転可能なロータと、
前記ロータに対向して配置され、回転しないステータと、
を備え、
前記ロータは、前記ステータに対向する第1面に設けられた複数の第1永久磁石を有し、
前記ステータは、前記ロータに対向する第2面に、前記第1永久磁石にそれぞれ対応して設けられ、前記第1永久磁石と同一極性の複数の第2永久磁石を有し、
前記第1永久磁石は、前記ステータに対向する第3面を除く表面の少なくとも一部がカーボンナノチューブで覆われ、
前記第2永久磁石は、前記ロータに対向する第4面を除く表面の少なくとも一部がカーボンナノチューブで覆われている、
ことを特徴とするフライホイール。
A rotating shaft provided rotatably,
A rotor fixed to the rotating shaft and rotatable with the rotating shaft;
A stator that is disposed opposite the rotor and does not rotate;
With
The rotor has a plurality of first permanent magnets provided on a first surface facing the stator,
The stator is provided on the second surface facing the rotor, corresponding to the first permanent magnets, and has a plurality of second permanent magnets having the same polarity as the first permanent magnets,
In the first permanent magnet, at least a part of the surface excluding the third surface facing the stator is covered with carbon nanotubes,
In the second permanent magnet, at least a part of the surface excluding the fourth surface facing the rotor is covered with carbon nanotubes,
A flywheel characterized by that.
前記第1永久磁石は、前記第3面が前記第2面との間で鋭角をなすように傾斜して前記ロータに設けられることを特徴とする請求項1に記載のフライホイール。   2. The flywheel according to claim 1, wherein the first permanent magnet is provided on the rotor so that the third surface is inclined so as to form an acute angle with the second surface. 前記第2永久磁石は、前記第1永久磁石に近接する側において、前記第4面の一部から側面を経由して底面の一部に至るまで延在するように設けられた金属ブロックをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のフライホイール。   The second permanent magnet further includes a metal block provided on the side close to the first permanent magnet so as to extend from a part of the fourth surface to a part of the bottom surface via the side surface. The flywheel according to claim 2, wherein the flywheel is provided. 前記ステータは、前記第2面を除く表面のすくなくとも一部がカーボンナノチューブで覆われていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のフライホイール。   4. The flywheel according to claim 1, wherein at least a part of a surface of the stator excluding the second surface is covered with carbon nanotubes. 5. 前記前記ロータと前記ステータとの少なくともいずれかは、周縁側の厚さが前記回転軸側の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のフライホイール。   5. The flywheel according to claim 1, wherein at least one of the rotor and the stator has a peripheral edge side thicker than a thickness of the rotating shaft side. 前記前記ロータと前記ステータとの少なくともいずれかは、前記第1または第2永久磁石と前記回転軸との間に開口が設けられたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のフライホイール。   6. The opening according to claim 1, wherein at least one of the rotor and the stator is provided with an opening between the first or second permanent magnet and the rotating shaft. The described flywheel. 電力を供給する充電可能なバッテリと、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載のフライホイールと、
前記バッテリから電力を供給されて前記回転軸を回転させるモータと、
前記ロータの運動エネルギを電気エネルギに変換して前記バッテリを充電する発電器と、
を備える発電装置。
A rechargeable battery that supplies power;
The flywheel according to any one of claims 1 to 6,
A motor that is supplied with electric power from the battery and rotates the rotating shaft;
A generator that converts the kinetic energy of the rotor into electrical energy to charge the battery;
A power generator comprising:
前記回転軸の軸方向に前記ステータを移動させて前記ロータと前記ステータとの間隔を調整する制御機構をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 7, further comprising a control mechanism that adjusts a distance between the rotor and the stator by moving the stator in an axial direction of the rotation shaft. 前記制御機構は、前記回転軸の回転数を検知するエンコーダと、前記エンコーダの検知結果に基づいて前記制御機構を作動させるコントローラを備えることを特徴とする請求項8に記載の発電装置。   The power generation apparatus according to claim 8, wherein the control mechanism includes an encoder that detects the number of rotations of the rotating shaft, and a controller that operates the control mechanism based on a detection result of the encoder. 前記制御機構は、前記発電装置に接続される負荷を流れる電流量を検知する電流センサをさらに備え、
前記コントローラは、前記電流センサの検知結果から前記負荷の電力を算出し、前記回転軸の回転数および前記負荷の電力の少なくともいずれかに基づいて前記制御機構を作動させることを特徴とする請求項9に記載の発電装置。
The control mechanism further includes a current sensor that detects an amount of current flowing through a load connected to the power generation device,
The controller calculates the power of the load from the detection result of the current sensor, and operates the control mechanism based on at least one of the rotational speed of the rotating shaft and the power of the load. The power generation device according to 9.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載のフライホイールの製造方法であって、
カーボンナノチューブの塗布、滴下、または吹きつけにより、前記第1および第2永久磁石の表面のうち前記第1および第2面を除く表面の少なくとも一部を、水系エポキシ樹脂に含まれた状態のカーボンナノチューブで覆う工程と、
前記第1および第2永久磁石上の前記カーボンナノチューブを熱圧着する工程と、
を備えるフライホイールの製造方法。
A flywheel manufacturing method according to any one of claims 1 to 6,
Carbon in which at least a part of the surfaces of the first and second permanent magnets excluding the first and second surfaces is contained in an aqueous epoxy resin by applying, dripping or spraying carbon nanotubes Covering with nanotubes,
Thermocompression bonding the carbon nanotubes on the first and second permanent magnets;
A method of manufacturing a flywheel comprising:
請求項1乃至6のいずれか一項に記載のフライホイールの製造方法であって、
複数の第1および第2磁気性金属チップに着磁を実行して前記第1および第2永久磁石を形成する工程と、
カーボンナノチューブの塗布、滴下、または吹きつけにより、前記第1および第2磁気性金属チップの表面のうち、第2および第1磁気性チップの対向面となる第1および第2面を除く表面の少なくとも一部を、水系エポキシ樹脂に含まれた状態のカーボンナノチューブで覆う工程と、
前記第1および第2磁気性金属チップ上の前記カーボンナノチューブを熱圧着する工程と、
前記第1磁気性金属チップの前記第1面が露出するように前記第1磁気性金属チップをロータの表面に回転対称に配設する工程と、
前記第2磁気性金属チップの前記第2面が露出するように、前記第2磁気性金属チップをステータの表面上で前記第1磁気性金属チップに対応する位置に配設する工程と、
を備え、
前記着磁は、前記第1磁気性金属チップの前記ロータへの配設および前記第2磁気性金属チップの前記ステータへの配設後に実行される、
ことを特徴とするフライホイールの製造方法。
A flywheel manufacturing method according to any one of claims 1 to 6,
Performing magnetization on a plurality of first and second magnetic metal chips to form the first and second permanent magnets;
Of the surfaces of the first and second magnetic metal chips, the surfaces excluding the first and second surfaces that are opposed to the second and first magnetic chips by applying, dripping or spraying carbon nanotubes. Covering at least a portion with carbon nanotubes contained in a water-based epoxy resin;
Thermocompression bonding the carbon nanotubes on the first and second magnetic metal tips;
Disposing the first magnetic metal tip on the surface of the rotor in a rotationally symmetrical manner so that the first surface of the first magnetic metal tip is exposed;
Disposing the second magnetic metal chip at a position corresponding to the first magnetic metal chip on the surface of the stator so that the second surface of the second magnetic metal chip is exposed;
With
The magnetization is performed after disposing the first magnetic metal tip on the rotor and disposing the second magnetic metal tip on the stator.
The manufacturing method of the flywheel characterized by the above-mentioned.
前記第1永久磁石または前記第1磁気性チップは、前記ステータとの対向面が、前記ステータの前記ロータとの対向面と水平な面との間で鋭角をなすように傾斜して前記ロータに配設されることを特徴とする請求項11または12に記載のフライホイールの製造方法。   The first permanent magnet or the first magnetic tip is inclined to the rotor so that a surface facing the stator forms an acute angle between a surface facing the rotor of the stator and a horizontal surface. The flywheel manufacturing method according to claim 11 or 12, wherein the flywheel is provided.
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